本文關(guān)鍵詞：黏土中動力錨的沉貫深度數(shù)值模擬

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【摘要】：隨著海洋油氣開采從淺海向深海發(fā)展,浮式和半潛式平臺比傳統(tǒng)的重力式平臺更適合深海環(huán)境。在工作時(shí)浮式和半潛式平臺需要錨泊系統(tǒng)定位在一定范圍內(nèi)。動力錨作為一種新近發(fā)展的為錨泊系統(tǒng)提供抗拔力的錨固基礎(chǔ)因其安裝運(yùn)輸方便、造價(jià)低廉、承載力高等諸多優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。動力錨是一種依靠自重沉貫至海床一定深度處的錨固基礎(chǔ),其承載力很大程度上依賴于錨的沉貫深度。由于動力錨問世時(shí)間不長,現(xiàn)有的關(guān)于動力錨沉貫深度的研究成果仍存在很多不足。本文通過有限元分析方法研究了動力錨的運(yùn)動微分方程中相關(guān)參數(shù)的取值以完善動力錨沉貫深度預(yù)測公式,而后總結(jié)了前人關(guān)于土體率效應(yīng)的成果,借助動力錨的運(yùn)動微分方程研究了土體率效應(yīng)對動力錨沉貫深度的影響。這將有助于進(jìn)一步認(rèn)識影響動力錨沉貫深度的因素,為動力錨的設(shè)計(jì)安裝提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。論文第一部分采用小變形有限元方法模擬了不同長寬比的矩形基礎(chǔ)預(yù)埋在不同深度黏土中的極限承載力。通過與其他學(xué)者關(guān)于較淺埋深情況矩形基礎(chǔ)的極限承載力對比驗(yàn)證了有限元模型的可靠性,在此基礎(chǔ)之上模擬了埋深極大(150倍基礎(chǔ)寬度)情況下矩形基礎(chǔ)的極限承載力。研究結(jié)果表明,矩形基礎(chǔ)的極限承載力隨著埋深的增加而增加,在本文計(jì)算范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)承載力的極限埋深。根據(jù)有限元模擬的結(jié)果擬合了一個(gè)可計(jì)算均質(zhì)黏土中包括薄板基礎(chǔ)在內(nèi)的任意長寬比的矩形基礎(chǔ)處在較大埋深情況下的承載力系數(shù)公式。論文第二部分總結(jié)了其他學(xué)者關(guān)于土體率效應(yīng)的研究結(jié)果,采用動力錨的運(yùn)動微分方程研究了土體率效應(yīng)對沉貫深度的影響。研究結(jié)果表明,土體率效應(yīng)造成錨的沉貫深度明顯減小,為后續(xù)的研究指明了方向；當(dāng)土體率效應(yīng)參數(shù)較大時(shí),錨的沉貫深度對參考應(yīng)變率的變化比較敏感。根據(jù)第二章的研究結(jié)果,采用矩形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)計(jì)算動力錨沉貫過程中翼板受到的端承阻力,得出的沉貫深度要小于采用以往的深埋條形基礎(chǔ)承載力系數(shù)7.5計(jì)算得到的沉貫深度。論文第三部分采用耦合的歐拉朗格朗日法(Coupled Euleran Lagrangian-CEL)模擬了考慮土體率效應(yīng)的魚雷錨連續(xù)貫入黏土的問題。通過分析魚雷錨沉貫過程中所受到的端承阻力和摩擦力,得出了土體率效應(yīng)對魚雷錨端承項(xiàng)阻力和側(cè)壁摩擦力的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU476

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本文編號：1168922